Clampdichtungen sind hart im Nehmen

Clampdichtungen mit FDA-Zulassung werden immer noch als Standardprodukte angeboten, obwohl diese Art von Dichtungen aufgrund des fehlenden metallischen Anschlags unter Hygienic-Design-Aspekten als kritisch anzusehen sind. Der Clampdichtung fehlt so nicht nur eine definierte metallische Verpressung, die verhindert, dass das Elastomer zerquetscht wird, es ist auch das Hinterwandern durch Produkt bei falschem Einlegen der Dichtung möglich. Darüber hinaus weisen für Clampdichtungen verwendete Standardwerkstoffe oftmals eine ungenügende Performance auf, da die Beständigkeit gegen CIP/SIP-Medien und das Freigabenspektrum nicht den hohen Anforderungen entsprechen. Trotz der negativen Aspekte dieser Dichtungsform sind immer noch viele Clampverbindungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie im Einsatz, die mit ungenügenden Dichteinsätzen ausgerüstet sind. Freudenberg Process Seals hat Clampdichtungen (Bild 1) aus dem Werkstoff 70 EPDM 291 mit USP Class VI ins Standardprogramm aufgenommen. Somit stehen zuverlässige Dichtungen in den Abmessungen nach DIN 32676 und ISO 2852 Typ A zur Verfügung, die alle hygienischen Anforderungen erfüllen.

EPDM spielt bei Dichtungen in Anlagen zur Produktion von Lebensmitteln und Getränken sowie pharmazeutischen Produkten eine Schlüsselrolle. Die gute Quellbeständigkeit in Heißwasser, Dampf, polaren organischen Lösemitteln und oxidierend wirkenden Medien sind die herausragenden Eigenschaften. Auch die Temperaturbeständigkeit bis 150 °C (in Wasser bis 180 °C) ist in der Regel ausreichend. Weiter hat das 70 EPDM 291 alle bedeutenden Freigaben: es erfüllt die amerikanische Trinkwasserfreigabe NSF 61 genauso wie die Regelwerke der deutschen DVGW (KTW, W 270 und W 534), der britischen WRAS und der französischen ACS. Der Werkstoff entspricht den Anforderungen der FDA, hat die Zulassung nach USP Class VI und erfüllt den 3-A Sanitary Standard. Der 3-A Sanitary Standard definiert insbesondere Quelltoleranzen des Elastomers in üblichen Reinigungsmedien. Dabei ist auch das hygienische Design mit der Vorgabe guter Reinigbarkeit und Totraumfreiheit berücksichtigt, indem die Grenzwerte für die maximalen Volumen- und Härteänderungen niedrig angesetzt sind. Ein Class-I-Werkstoff im Sinne des 3-A Sanitary Standards zeichnet sich durch Volumen- und Gewichtsänderungen in den genannten Medien bis zu ±5 % aus und ist für Produkt und Sterilisationstemperaturen bis 149 °C sowie Reinigungstemperaturen bis 82 °C geeignet.

Bild 2 zeigt die Messergebnisse der Lagerungen für 70 EPDM 291 in diesen Reinigungsmedien. Ein EPDM-Werkstoff kann aufgrund der Fettempfindlichkeit des Rohpolymers unter den angegebenen Bedingungen bestenfalls ein Class-II-Werkstoff sein. Dennoch ist dieses Elastomer für Lebensmittel- und Pharmaanwendungen am besten geeignet, da es in seiner Beständigkeit gegen CIP/SIP-Medien andere Werkstoffe dieser Preisklasse deutlich überragt.

In den meisten Produktionsprozessen sind die Reinigungsbedingungen deutlich aggressiver als die in den 3-A Sanitary Standards festgelegten Testbedingungen. Dies liegt zum einen an dem Trend, keine oder nur wenige Konservierungsstoffe zu verwenden, zum anderen an dem Ziel, höhere Produktivität durch verkürzte Reinigungszeiten zu erreichen. Auch hier gilt, je aggressiver das CIP-Medium und je höher die Temperatur, desto sorgfältiger und umsichtiger muss die Dichtung ausgewählt werden. Bei dieser Auswahl helfen Studien, die den Anlagenbetreiber mit Fakten unterstützen. In Zusammenarbeit mit den führenden Herstellern von CIP-Medien wurden die aggressivsten Medien der verschiedenen Reinigerkategorien für eine Untersuchung ausgewählt, um das Elastomer einer maximalen Belastung zu unterziehen. Bei dieser Untersuchung wurde das Elastomer bei höchster angegebener Einsatzkonzentration und -temperatur über eine Woche (168 h) in diesen Medien nach DIN ISO 1817 gelagert. Selbst bei diesen Extrembedingungen hat sich 70 EPDM 291 als außerordentlich beständig erwiesen, wie die Werte für Volumen- und Härteänderung in Bild 3 zeigen.

Bei den sauren Rezepturen hat sich der CIP-Reiniger mit Salpetersäure als deutlich aggressiver herausgestellt als derjenige auf Phosporsäurebasis. Unter dem Gesichtspunkt des Hygienic Design wäre eine Quellung von maximal ±5 % wünschenswert. In Anbetracht der über die übliche Anwendung hinausgehenden Prüfparameter, wird EPDM jedoch in der Praxis bestehen. Weder in alkalischen noch chloralkalischen Reinigern zeigt EPDM nennenswerte Beeinträchtigungen bezüglich Volumen und Härte. Deutliche Unterschiede treten hingegen bei Verwendung unterschiedlicher Desinfektionsmittel auf. Während sich die peressigsäurehaltige Rezeptur eine Quellung des EPDM von knapp über 5 % verursacht und damit auf dem Grenzwertniveau liegt, sind andere Produkte auf Basis amphoterer Tenside oder Hypochlorit deutlich weniger aggressiv.

Insgesamt gesehen ist 70 EPDM 291 also ein Dichtungswerkstoff, der in der gesamten Produktpalette von sauren über alkalische bis zu chloralkalische Rezepturen anwendbar ist.

Zur Beurteilung der Langzeiteigenschaften von Elastomerwerkstoffen wird der Druckverformungsrest (DVR) herangezogen. Er ist ein prozentuales Maß für die bleibende Verformung eines Elastomerkörpers, der über einen festgelegten Zeitraum bei einer bestimmten Temperatur einer definierten Verpressung ausgesetzt war. Je geringer dieser Wert ausfällt, desto größer sind die verbleibenden Rückstell- und damit die Dichtkräfte. Beschrieben wird die Prüfprozedur in der Norm DIN ISO 815, wobei üblicherweise Luft als Prüfmedium verwendet wird. Bei einer EPDM-Dichtung ist es jedoch praxisnäher, den DVR in Wasser zu ermitteln, da dies der üblichen Anwendung in wässrigen Medien entspricht. Bild 4 stellt den Druckverformungsrest von 70 EPDM 291 im Vergleich zu anderen EPDM-Mischungen bei unterschiedlichen Temperaturen dar. Nach 72 h in 150 °C heißem Wasser hat ein 70-EPDM-291-O-Ring einen DVR von 23 % und damit den größten Teil seiner Elastizität behalten. Und selbst nach einer Lagerzeit von einem Jahr in 180 °C heißem Wasser besitzt das Material noch elastisches Rückstellvermögen. Diese Werte erreicht Freudenberg ohne den Einsatz von Weichmacherbestandteilen. So ist dieser Dichtungswerkstoff selbst gegenüber Reinstwasser beständig, das ein hohes Bestreben hat, nicht fest in die Polymermatrix eingebundene Bestandteile herauszulösen. Dies hat sich in der Praxis bewährt, wo sich beispielsweise O-Ringe aus 70 EPDM 291 durch eine hohe Langlebigkeit auszeichnen.

cav 477

EPDM-O-Ringe

Isgatec

EPDM